Science：鉴定出致病性卵菌感染农作物所需的分解性果胶单氧酶
来源：本站原创 2021-08-13 15:10
2021年8月13日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自英国、法国和沙特阿拉伯的研究人员在一种称为马铃薯晚疫病菌（Phytophthora infestans）的微生物中发现了一个酶家族。这些酶使得这种农作物病原菌能够降解植物细胞壁的一种关键的带电多糖成分---果胶，从而使得病原菌能够突破农作物的细胞壁防御，感染农作物。这些研究结果发现了以前未
2021年8月13日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中，来自英国、法国和沙特阿拉伯的研究人员在一种称为马铃薯晚疫病菌（Phytophthora infestans）的微生物中发现了一个酶家族。这些酶使得这种农作物病原菌能够降解植物细胞壁的一种关键的带电多糖成分---果胶，从而使得病原菌能够突破农作物的细胞壁防御，感染农作物。这些研究结果发现了以前未曾探索过的农作物病原体突破植物细胞壁的方式，从而为人们开发有效的疾病控制技术提供了机会。相关研究结果发表在2021年8月13日的Science期刊上，论文标题为“Secreted pectin monooxygenases drive plant infection by pathogenic oomycetes”。
在这项新的研究中，这些作者发现了攻击果胶的一类新的铜依赖性酶，称为“分解性果胶单氧酶（lytic pectin monooxygenase, LPMO）”。他们还证实让编码LPMO的基因失去功能使得这种病原菌无法感染宿主。
他们还发现，LPMO编码基因在感染的早期是上调的，而且这类分泌的酶可以氧化裂解果胶的骨架。这些大量存在的LPMO的晶体结构揭示了它识别和降解果胶的能力，而且沉默侵染马铃薯的LPMO编码基因会抑制这种病原菌对马铃薯的感染，这表明它在宿主侵入中起着重要的作用。鉴定LPMO作为致病性卵菌的毒力因子，为农作物保护和食品安全提供了机会。
已知一种破坏性的称为马铃薯晚疫病菌的卵菌是研究植物与病原体相互作用的模型生物。它是导致马铃薯晚疫病的原因。马铃薯晚疫病是一种毁灭性的植物疾病，在19世纪40年代导致欧洲广泛的饥饿和爱尔兰超过一百万人死亡。这种病原菌对植物的感染每年继续对全球农作物生产造成价值数十亿美元的损害，并继续威胁着世界粮食安全。
马铃薯，图片来自CC0 Public Domain。
这种新基因的鉴定可能为保护农作物免受这种重要病原菌的侵害开辟新的途径。论文第一作者兼论文共同通讯作者、英国约克大学生物学系新型农产品中心的Federico Sabbadin博士说，“这些新的酶似乎在所有植物致病性卵菌（pathogenic oomycetes）中都很重要，这一发现为潜在的强有力的农作物保护策略开辟了道路。”
论文共同通讯作者、约克大学生物学系新型农产品中心的Simon McQueen-Mason教授说，这项研究是“约克大学的生物学家和化学家与詹姆斯-赫顿研究所的植物病理学家以及法国国家科学研究中心的基因组学家之间跨学科合作的结果，约克大学生物学系新型农产品中心的Neil Bruce教授和约克大学化学系的Gideon Davies和Paul Walton教授提供了宝贵的分子见解。”（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
Federico Sabbadin et al. Secreted pectin monooxygenases drive plant infection by pathogenic oomycetes. Science, 2021, doi:10.1126/science.abj1342.
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